粒子撞墙。蒙特卡罗模拟答案

【问题标题】：Particle hitting a wall. Monte Carlo Simulation粒子撞墙。蒙特卡罗模拟
【发布时间】：2020-12-16 14:24:40
【问题描述】：

我被指示创建一个函数，该函数返回给定数量粒子的位置。这是一个随机的一维运动，粒子在 X=0 线的中心，线长 40mm。我在编码我的函数时遇到问题，以便粒子在线条边缘反射。

import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import random as rd
import math as m



Box_width=20 
dx=1
No_p_motions=1000

def particle_motion_1D(n):
    x=0
    for i in range(n):
        New_x=rd.choice([(dx),(-dx)])
        x=x+New_x
    while True:
        x=x+New_x
        if x < -20:
            x = x + dx
        elsif x > 20:
            x = x -dx
    return(x)

 

for i in range(20):
    P_steps = particle_motion_1D(100)
    print(P_steps)

【问题讨论】：

if x < -20 这是错误的，执行if x < -20: 并使用缩进

标签： python montecarlo

【解决方案1】：

除了上述语法的答案之外，您不需要 while 循环（和 x-assignment）。此外，在您的限制检查中，您不应该只增加/减少 dx（它可能会将粒子移动到限制之外，因为您需要检查步骤 dx 的符号），而是将其设置为相应的限制：

import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import random as rd
import math as m

Box_width = 20 
dx = 1
No_p_motions = 100

def particle_motion_1D(n, bwidth):
    x = 0  
    for i in range(n):
        New_x = rd.choice([dx, -dx])
#        x = x + New_x # repeated below
#    while True: # not needed, inside the for-loop which runs over desired steps
        x = x + New_x
        if x < -bwidth: # outside lower box limit
            x = -bwidth
        elif x > bwidth: # outside upper box limit
            x = bwidth
    return(x)

for i in range(20):
    P_steps = particle_motion_1D(No_p_motions, Box_width)
    print(P_steps)

这会产生

4
-6
2
0
-4
6
-17
6
-6
6
-4
-19
4
-12
-2
-2
-6
6
-2
-16

这个粒子现在在限制内“表现良好”。

【讨论】：

【解决方案2】：

首先语法不正确为您修复它，看看这是否有帮助。变量 New_x 也没有声明到函数体中，你在 for 循环中声明了它，你期望 while 循环知道它，没有意义，我尝试运行这个程序，对我来说很明显程序正在运行进入无限循环，while条件没有终止，看看是不是你想要的，x值正好卡在20。


import matplotlib
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import random as rd
import math as m


Box_width = 20
dx = 1
No_p_motions = 1000


def particle_motion_1D(n):
    x = 0
    New_x = 0
    for i in range(n):
        New_x = rd.choice([(dx), (-dx)])
        x = x+New_x
    while True:
        x = x+New_x
        if x < -20:
            x = x + dx
        elif x > 20:
            x = x - dx
    return(x)


for i in range(20):
    P_steps = particle_motion_1D(100)
    print(P_steps)

【讨论】：